Современные условия жизни с низкой физической активностью и высокой доступностью пищи и ее большой энергетической ценностью привели к эпидемическому росту распространенности ожирения [1]. Ожирение в юношеском возрасте является фактором, обусловливающим более высокую вероятность ожирения, преждевременной смерти и инвалидности во взрослой жизни. Изучение вариабельности ритма сердца (РС) позволяет выявить влияние центральных регуляторных механизмов и автономных контуров управления функциями сердечно-сосудистой системы, реализуемых симпатическим и парасимпатическим отделами автономной нервной системы [2]. По данным литературы показано, что у подавляющего большинства людей причины избыточной массы тела и ожирения лежат в особенностях пищевого поведения и стиля жизни [3]. Статус фактического питания лиц юношеского возраста достаточно освещен в современной литературе [3][4]. В настоящее время активно изучается влияние двигательного режима на состояние сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов [2][5-7]. Несмотря на значительное количество работ [8–13], посвященных исследованию основных закономерностей регуляции РС у лиц в зависимости от величины массы тела, остается ряд невыясненных и даже противоречивых моментов, существенно влияющих на представления о характере самого этого процесса. Вегетативная дисфункция выявляется у 70–86% подростков с ожирением и в зависимости от клинических проявлений бывает по типу симпатикотонии либо ваготонии [12]. Учитывая многочисленные исследования, подтверждающие дисфункцию автономной нервной системы (АНС) при многих заболеваниях, а также значимость донозологической диагностики вегетативных нарушений у молодых людей с ожирением, представляется актуальным выявление измененных показателей вариабельности РС в качестве мишеней для превентивных немедикаментозных воздействий в клинической практике [8]. Предупреждение заболеваний, включая адекватную физическую активность, ассоциированных с метаболическими и системными нарушениями, такими как избыточная масса тела и ожирение, является очевидным показанием к мониторированию вариабельности РС [8].

Изучить особенности вариабельности РС у юношей и девушек с различным компонентным составом тела, двигательным и пищевым поведением.

Место и время проведения исследования

Место проведения. Исследование проводилось на базе центра оздоровительного питания Алтайского государственного университета г. Барнаула.

Время исследования. Набор участников исследования проводился в период с сентября по ноябрь 2019 г.

Изучаемые популяции (одна или несколько)

Изучалась одна популяция.

Критерии включения: возраст от 17 до 21 года.

Критерии исключения: не применялись.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции (или нескольких выборок из нескольких изучаемых популяций)

Использовалась простая случайная выборка.

Дизайн исследования

Одноцентровое экспериментальное одномоментное одновыборочное сравнительное исследование.

Описание медицинского вмешательства

В рамках исследования проводились антропометрия, электрокардиография, оценка фактического питания, компонентного состава тела.

Методы

Антропометрические исследования включали измерение длины тела (ДТ), массы тела (МТ). Массо-ростовые отношения оценивались посредством использования индекса массы тела (ИМТ или индекс Кетле-II), рассчитанного по формуле: ИМТ = МТ (кг)/ ДТ (м)2 с помощью компьютерной программы ВОЗ AnthroPlusv 1.0.4 (http://www.who.int/growthref/tools/en/).

Компонентный состав тела выявляли при помощи аппарата для биоимпедансометрии АВС-01 «Медасс», позволявшего определять жировую массу (ЖМТ), тощую безжировую массу, активную клеточную массу, массу скелетной мускулатуры, общее количество жидкости в организме, внеклеточную жидкость, основной обмен (ОО), удельный ОО [15]. Биоэлектрический импедансный анализ основан на физической способности свободных от жира тканей проводить электрический ток. Сопротивление тканей электрическому току прямо соотносится с содержанием в них жидкости — высокогидрированная свободная от жира масса является хорошим проводником, в то время как плохо гидрированная жировая ткань является хорошим изолятором. Под жировой массой тела понимается масса всех липидов в организме (общая ЖМТ). Ранее была показана высокая корреляция оценок ЖМТ и ОО с результатами применения эталонных методов (рентгеновской денситометрии и непрямой калориметрии): коэффициент детерминации r2 составил 0,94 для ЖМТ и 0,82 для величины ОО [14][15]. Классификацию ЖМТ проводили по центильным таблицам для соответствующего пола и возраста [17].

Оценку фактического питания методом частотного анализа проводили с помощью компьютерной программы «Анализ состояния питания человека», версия 1.2.4 (ГУ НИИ питания РАМН, 2003–2006 гг.), которая позволяет также определить коэффициент физической активности.

Компьютерная программа «Анализ состояния питания человека» используется для сбора, обработки, анализа данных о потреблении пищи индивидуумом. Исследование ведется с помощью специального атласа пищевых продуктов, введенного в качестве иллюстративного материала в программу. Краткое описание методики работы:

1.заполняется анкета 1, осуществляется введение анкетных данных, антропометрических показателей (вес, рост, окружность талии, обхват бедер). В дальнейшем программа осуществляет расчет ОО, индекса массы тела;

2.заполняется анкета 2, касающаяся физической активности: 2а рабочий день, 2б оставшееся от работы время в будний день, включая ночной сон, 2в физическая активность и выходные дни;

3.заполняется анкета 3, учитывающая частоту и количество потребления пищи за истекший месяц, на основе слов пациента.

Таким образом, мы получаем оценку статуса фактического питания и физической активности человека за истекший месяц по параметрам степени физической активности, их распределению в течение рабочего дня, выходных, отдыха, с учетом ночного сна.

Энергетическая потребность и потребность в питательных веществах обусловлены физической активностью, которую интерпретирует коэффициент физической активности (КФА). Значение КФА 1,4 соответствует I группе ФА (очень низкая физическая активность, работники преимущественно умственного труда). Величина КФА 1,6 соответствует II группе физической активности (низкая физическая активность, работники, занятые легким трудом) [17].

С учетом показателей основного обмена, полученных методом биоимпедансометрии, рассчитали суточную потребность обследованных в калориях (СПК), которую определяли по формуле:

СПК = ОО×КФА.

Электрокардиографическое исследование проводилось с использованием электрокардиографа «Поли-спектр-8\ЕX» с применением программного обеспечения фирмы «Нейрософт» (г. Иваново, РФ). В состоянии покоя регистрировали кардиоритмограмму на коротких 5-минутных промежутках в положении пациента лежа на спине, при спокойном дыхании и отсутствии воздействия внешних раздражителей. Регистрировались РС, частота сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин). Определяли временные показатели: SDNN — среднеквадратичное отклонение интервалов R-R, RMSSD — среднеквадратичное отклонение межинтервальных различий; рNN50% — долю смежных интервалов, отличающихся более чем на 50 мс. При спектральном анализе оценивали VLF — мощность волн в диапазоне очень низких частот, LF — мощность волн в диапазоне низких частот, HF — мощность волн в диапазоне высоких частот, ТР — общую мощность спектра. Проводился анализ с вычислением спектра мощности колебаний в трех частотных диапазонах: 0,004–0,08 Гц (VLF); 0,09–0,16 Гц (LF); 0,17–0,5 Гц (HF).

Основной исход исследования

Показатели вариабельности РС у юношей и девушек с различным количеством ЖМТ.

Дополнительные исходы исследования

Статус фактического питания и уровень физической активности юношей и девушек.

Анализ в подгруппах

Группу 1 составили юноши и девушки с пониженной ЖМТ (содержание жира в организме ниже 25-го центиля); группу 2 — юноши и девушки с нормальной ЖМТ (содержание жира в организме от 25-годо 75-го центиля), группу 3 — юноши и девушки с повышенной ЖМТ (содержание жира в организме выше 75-го центиля).

Этическая экспертиза

Протокол исследования был одобрен комитетом по этике ФБГОУ ВО «Алтайский государственный университет» (№ 6 от 20.01.2021 г). От всех участников обследования было получено письменное информированное согласие.

Статистический анализ

Методы статистического анализа данных: статистическая обработка данных проведена с использованием программного продукта SPSS 21.0. Принято, что показатели вариабельности РС имеют лог-нормальное распределение [18], поэтому все они анализируются с применением непараметрических критериев. Количественные признаки представлены в виде медианы (Ме), интерквартильного интервала (Q25–75). Для сравнения групп использовали непараметрический критерий множественного сравнения Крускела–Уоллиса [19]. Выборки данных проверяли на нормальность распределения, для чего был использован критерий Шапиро–Уилка при уровне значимости р>0,05. Для сравнения трех независимых групп с распределением признаков, соответствующих нормальному типу, использовали однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Различия значений исследуемых параметров считали статистически значимыми при 95% пороге вероятности (р<0,05), на уровне статистической тенденции (р<0,1) [20]. Для определения статистической значимости различий между долями использовался критерий хи-квадрат (χ2) Пирсона. Принципы расчета размера выборки: размер выборки предварительно не рассчитывался.

Объекты (участники) исследования

Были обследованы 168 человек (85 юношей и 83 девушки). Обследованные относились к юношескому возрастному периоду (юноши от 17 лет до 21 года, девушки от 16 до 20 лет) в соответствии со «Схемой возрастной периодизации онтогенеза человека», принятой на VII Всесоюзной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии АПН СССР (Москва, 1965). Характеристика обследованных лиц представлена в табл. 1. Обследованные нами юноши и девушки имели различное количество ЖМТ%.

Основные результаты исследования

Показатели вариабельности РС представлены в табл. 2 и 3. Показатель RMSSD отражает вклад парасимпатического отдела в регуляцию сердечной деятельности [21], у девушек группы 3 он выше на статистически значимом уровне (табл. 2). Анализ pNN50% показал, что активность автономного контура регуляции оказалась наиболее выраженной у юношей группы 3.

По результатам спектрального анализа вариабельности РС выявлены изменения частотных составляющих колебаний РС. В группе 1 у девушек обнаружено увеличение относительной спектральной мощности медленноволнового диапазона LF% в спектре РС на статистически значимом уровне (см. табл. 3).

При сравнении спектральных показателей вариабельности РС в группе 3 у лиц обоего пола наблюдается возрастание абсолютной (HF, мс2) и относительной (HF%) мощности колебаний высокочастотной составляющей кардиоритма, что свидетельствует об увеличении парасимпатического влияния на РС [21]. У девушек группы 3 статистически значимо выше общая мощность спектра TP (мс2) что также свидетельствует об усилении влияния парасимпатического отдела АНС на регуляцию РС [21].

Комплексная оценка показателей (согласно протоколу исследования) вариабельности РС показала, что в группе 3 выше процент лиц с преобладанием парасимпатических влияний на ритм сердца, хотя выявленные различия между группами не были статистически значимыми (табл. 4). Обращает на себя внимание тот факт, что группах 2 и 3 от 2/3 до 4/5 обследованных — лица с преобладанием парасимпатических влияний на РС.

У 1/5 участников исследования наблюдался баланс симпатических и парасимпатических влияний на РС. В группе 1 юношей и девушек у 4 человек наблюдалась симпатикотония. Результатом ослабления парасимпатического влияния в вариабельности РС в группе 1 у юношей является увеличение ЧСС на уровне статистической тенденции (р<0,1 [21]) по сравнению со группой 2, у девушек — на статистически значимом уровне по сравнению с группой 3 (табл. 2).

Дополнительные результаты исследования

Далее был оценен статус фактического питания и уровень физической активности обследованных нами лиц.

Точное определение основного обмена (ОО) является одной из самых сложных задач физиологии. Тем не менее сопоставление измерений ОО методом биоимпедансометрии с результатами применения эталонного метода (непрямой калориметрии) показало высокую корреляцию, коэффициент детерминации r2 составил 0,82 для величины ОО [15]. Из чего следует возможность применения метода биоимпедансометрии для определения величины ОО.

КФА зависит от образа жизни человека [17]. Среднее значение КФА у юношей составило 1,40±0,030, у девушек — 1,37±0,075, что в целом близко к I группе ФА (работники преимущественно умственного труда) (КФА 1,4). Однако наблюдались небольшие различия в группах, хотя они не были статистически значимыми. Среднее значение КФА в группе 1 юношей составило 1,52±0,037, в группе 2 — 1,44±0,029, в группе 3 было минимальным — 1,23 (Q25–75 1,20–1,70). Среднее значение КФА в группе 1 девушек составило 1,44±0,099, в группе 2 — 1,42±0,095, в группе 3 было минимальным — 1,26±0,33. Результаты представлены в табл. 5.

У представителей группы 3 выше показатель энергетической ценности (ЭЦ) суточного рациона (у девушек — статистически значимо). Обращает на себя внимание, что ЭЦ у девушек групп 1 и 2 незначительно превышает СПК, у девушек третьей группы ЭЦ превышает СПК в 1,44 раза. У юношей всех групп ЭЦ превышает СПК (группа 1 — в 1,3 раза, группа 2 — в 1,7 раза, группа 3 — в 2,3 раза). У юношей более высокая ЭЦ достигалась за счет повышенного потребления жиров, углеводов, в частности продуктов, содержащих крахмал, моно- и дисахара. Более высокая ЭЦ суточного рациона девушек группы 3 достигнута за счет белков, жиров, углеводов. Обращает на себя внимание то, что потребление белка и общего жира превышает нормы физиологического потребления во всех группах обследованных лиц (табл. 5).

Нежелательные явления

В данном исследовании отсутствовали нежелательные явления. Специалистами была обеспечена анонимность полученных данных в каждом отдельном случае.

Репрезентативность выборок

Данное исследование выполнено в г. Барнауле, который является типичным для Сибири крупным индустриальным центром. Пользуясь статистическими данными «Состав населения по возрасту и полу по городским округам и муниципальным районам Алтайского края» на начало 2019 г. численность населения юношеского возраста мужского пола г. Барнаула составляет 13 925, женского пола — 13 931 человек [22]. Репрезентативной является выборка, составляющая 3% генеральной совокупности по полу и возрасту [23], что составило бы 418 человек обоего пола. Набор участников исследования проводился только в ФГБОУ ВО «Алтайский государственный университет». Были обследованы юноши и девушки, проживающие в различных районах Барнаула. Качественная репрезентативность выборки была достигнута путем обеспечения соответствия полового деления. Вышеизложенное позволяет экстраполировать полученные данные на целевую популяцию.

Резюме основного результата исследования

В регуляции РС у лиц с повышенным содержанием ЖМТ% преобладает парасимпатический отдел АНС, что интерпретируется рядом авторов как снижение функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и адаптационно-компенсаторного потенциала механизмов автономной регуляции.

Обсуждение результатов

Принципиальным отличием данного исследования является использование относительного содержания общей ЖМТ в организме в качестве критерия нарушения массы тела.

Как видно из полученных нами данных, избыточная калорийность суточного рациона питания вкупе с низким уровнем двигательной активности приводит к увеличению абсолютной (кг) и относительной ЖМТ (%) юношей и девушек.

Образ жизни (двигательное и пищевое поведение) оказывает влияние на состояние сердечной деятельности у юношей и девушек. В вариабельности РС у лиц с повышенной ЖМТ% возрастает абсолютная (мс2) и относительная (%) высокочастотная мощность спектра HF, у девушек также усиливается абсолютная мощность спектра ТР (мс2). К настоящему моменту сложилось устойчивое мнение о том, что высокочастотная HF [21] и общая мощность спектра ТР [21] в вариабельности РС отражает вклад парасимпатического отдела АНС в регуляцию РС.

Полученные нами данные противоречат результатам тех работ, в которых у лиц, страдающих ожирением, дисрегуляция АНС отражала более высокую активность симпатического отдела [9–11]. Столь противоречивые оценки влияния отделов АНС могут быть связаны с тем, что в интерпретации диапазона LF существуют разночтения: одни авторы связывают данный показатель с активностью симпатического звена автономной регуляции СР [24], при этом отношение LF/HF расценивается как «зеркало» автономного баланса. Другие авторы предполагают участие в формировании данного диапазона и вагусных влияний [25]. Экспериментальные и клинические данные последних лет свидетельствуют о том, что низкочастотный LF компонент вариабельности РС, скорее всего, отражает сложную смесь симпатических, парасимпатических и других неопознанных факторов [25]. По расчетам G. Billman и соавт. [25], в формирование мощности диапазона LF 50% вносит активность парасимпатической системы, 25% — симпатическая активность, 25% — другие факторы; мощность диапазона HF на 90% обусловлена активностью вагуса и на 10% — активностью симпатического нерва [25]. Соответственно, отношение LF/HF не может служить количественной мерой автономного баланса. В отечественной и зарубежной литературе авторы чаще всего используют показатели мощности диапазона LF и отношения LF/HF [8–11] при интерпретации данных.

Полученные нами данные частично согласуются с результатами В.В. Горбань и соавт. [8]. Ими было показано, что у юношей и девушек с избыточной массой тела вариабельность РС характеризовалась менее выраженной активностью парасимпатического отдела АНС. Однако далее оказалось, что вариабельность РС у молодых людей (юношей и девушек) с ожирением по сравнению с лицами с избыточной массой тела, обозначив своеобразный пируэт, отразила более выраженную парасимпатическую активность. У женщин второго периода зрелого возраста [26] при увеличении ЖМТ% также наблюдалось усиление влияния парасимпатического отдела автономной нервной системы в регуляции ритма сердца.

Полученные нами данные могут быть интерпретированы с точки зрения влияния физической активности на регуляторные механизмы сердечно-сосудистой системы. В ряде работ [5–7] показано преобладание парасимпатической регуляции РС у лиц с низкой двигательной активностью, что согласуется с нашими данными — в группе лиц с минимальным КФА показано преобладание парасимпатического отдела АНС в регуляции РС. О.Н. Московченко и соавт. [6] было показано, что для студентов с парасимпатикотоническим типом регуляции РС характерно снижение функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и адаптационно-компенсаторного потенциала механизмов автономной регуляции. Ими также было показано, что молодые люди с эйтоническим типом регуляции имеют высокие функциональные особенности сердечно-сосудистой системы и адаптационно-компенсаторные возможности механизмов вегетативной регуляции.

Таким образом, результаты нашего исследования продемонстрировали, что реакцией со стороны сердечно-сосудистой системы на умеренное повышение абсолютной и относительной ЖМТ было усиление парасимпатических влияний на РС.

Ограничения исследования

Ограничением данного исследования является неравночисленность выборок лиц с различным количеством ЖМТ. При увеличении объема выборки групп результаты исследования могут быть уточнены. При интерпретации данных использованы результаты исследования G. Billman и соавт., показавших, что отношение LF/HF не может служить количественной мерой симпато-вагального баланса [24].

В ранее проведенных исследованиях было показано, что ожирение во многих случаях сопровождается более высокой активностью симпатического отдела АНС в регуляции РС. В настоящее время особое внимание уделяют донозологической диагностике вегетативных нарушений у молодых людей с ожирением с целью выявления измененных показателей вариабельности РС в качестве мишеней для превентивных немедикаментозных воздействий. В работе показано, что при повышении количества ЖМТ у лиц с максимальной ЭЦ суточного рациона питания и минимальным уровнем двигательной активности в регуляции РС преобладает парасимпатический отдел АНС. В ряде работ этот факт интерпретируется как снижение функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и адаптационно-компенсаторного потенциала механизмов автономной регуляции. Следовательно, необходимо сделать акцент на раннем изменении образа жизни, чтобы предотвратить прогрессирование надвигающихся изменений сердечно-сосудистого статуса у этих молодых людей.

Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 19-313-90001) «Гигиеническая оценка пищевого поведения молодежи промышленного центра Западной Сибири».

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. Филатова О.В. — концепция и дизайн исследования, анализ полученных результатов, переработка первого варианта статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение рукописи; Куцева Е.В. — получение, статистический анализ данных; анализ и интерпретация данных, подготовка первого варианта статьи; Воронина И.Ю. — концепция и дизайн исследования, организация исследования, редактирование текста статьи. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.

Благодарности. Авторы статьи выражают благодарность за помощь в проведении исследования вариабельности РС директору ЦМИТ «Эврика» Томиловой И.Н.